Динамічне ущільнення

Динамічне ущільнення - один із найдавніших відомих методів поліпшення ґрунту, який, як повідомляється, використовувався римлянами до 100 р. Н. Е. Та в США ще в 1800-х рр. (Уельська, 1986).

Пов’язані терміни:

Енергетична інженерія
Ущільнення
Меліорація земель
Міцність на стиск
Ударне ущільнення
Збірний вертикальний стік

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Глибоке ущільнення

6.1.3 Динамічне ущільнення

Динамічне ущільнення (DDC, важке утрамбовування, динамічне ущільнення тощо) - це економічно ефективний метод ущільнення ґрунту, за допомогою якого велика вага багаторазово піднімається і опускається з висоти, впливаючи на поверхню землі за допомогою легко розрахованої енергії удару (Рисунки 6.12 та 6.13). Як повідомляється, витрати становлять приблизно 2/3 витрат на кам'яні колони, що дозволяє заощадити до 50% порівняно з іншими альтернативами глибокого ущільнення (www.wsdot.wa.gov). Динамічне ущільнення - один із найдавніших відомих методів поліпшення ґрунту, який, як повідомляється, використовувався римлянами до 100 р. Н. Е. Та в США ще в 1800-х рр. (Уельська, 1986).

Малюнок 6.12. Схема глибокого динамічного ущільнення (DDC).

Надано компанією Densification, Inc.

Малюнок 6.13. Фотографії польових додатків DDC.

Надано Hayward Baker (вгорі) та Densification, Inc. (внизу).

Назва не точно відображає фактичні процеси навантаження та передачі енергії. Одне з найбільших помилок щодо динамічного ущільнення полягає в тому, що це обробка поверхні ґрунтом, оскільки на поверхню діють навантаження. Але динамічне ущільнення, на відміну від звичайного неглибокого ущільнення контрольованого заповнення, - це процес ущільнення ґрунтів на значних глибинах шляхом застосування великої енергії удару на поверхню землі. При ударі створюються кратери глибиною до шести футів і більше, які потім повинні бути засипані перед додатковими проходами ущільнення і, зрештою, після завершення процесу ущільнення. Але ущільнення на глибині відбувається в результаті динамічної енергії хвилі, яка передається через землю.

Основними цілями динамічного ущільнення є покращення характеристик міцності та стисливості, або шляхом створення рівномірного плоту з ущільненого матеріалу, або шляхом ущільнення в місцях, де будуть застосовуватися концентровані навантаження (наприклад, навантаження на колони). Поліпшення властивостей ґрунту призводить до збільшення несучої здатності та зменшення відкладень, включаючи диференціальні осідання. Динамічне ущільнення часто дозволяє будувати звичайні розкладні фундаменти, забезпечуючи несучу здатність, як правило, до 100-150 кПа (2000-3000 фунтів на квадратний дюйм).

Застосування полягає у скиданні важкого тампера (ваги) із заданої висоти підрахована кількість разів у точно визначених місцях у візерунку на місці. Схеми падіння зазвичай складаються з первинної та вторинної (а іноді і третинної) сіток, як показано на малюнку 6.14. Відстань між сітками зазвичай становить приблизно 3-7 м (9-21 футів). Вага зазвичай становить від 6 до 30 тонн (до 40 тонн), а висота падіння - від 10 до 30 м (30-100 футів), іноді більше.

Малюнок 6.14. Приклад шаблону сітки для DDC.

Ефективне ущільнення характерне для глибин 10 м (або більше при дуже великих вишках та вагах). Найбільше поліпшення зазвичай відбувається на від 3 до 8 м (10-25 футів) під поверхнею землі, зі зменшенням ступеня поліпшення на більшій глибині. Поверхневі шари (поверхня приблизно до 1-3 м) повинні бути ущільнені через порушення ударних навантажень та відсутність достатнього обмеження. Для того, щоб оцінити необхідні зусилля ущільнення за допомогою динамічного ущільнення, зазвичай дотримуються формули Менарда:

де Z - (необхідна) глибина обробки, M трамбуюча маса (тонни), H висота падіння, n константа (залежна від ґрунту), як правило, від 0,3 до 0,6 для піщаних грунтів.

Більші глибини були ефективно ущільнені за допомогою системи, відомої як високоенергетичне динамічне ущільнення, де максимальна ефективність досягається при повному вільному падінні ваги за допомогою спеціально розробленої системи випуску ваги (www.menard-web.com). Як крайній випадок, Менар розробив ущільнювач “Гіга” для більш глибокого ущільнення в аеропорту Ніцци у Франції (рис. 6.15).

Малюнок 6.15. Компактор "Гіга" Менарда важить 200 тонн.

Надано Менардом.

Розробка проекту динамічного проекту ущільнення вимагає визначення найбільш ефективного використання енергії на ділянці. Спочатку це може бути визначено на основі даних розслідування ділянок. Фактичні програмні програми DDC зазвичай доопрацьовуються або модифікуються на основі тестових розділів або після польових випробувань попередніх додатків (тобто після початкової фази крапель). Польові вимірювання проникнення (або “глибини кратера”) та тиску пор постійно контролюються, щоб забезпечити коригування програми на місцях. Вимірювання глибин кратера також використовуються способом, подібним до стійкого прокатки, оскільки глибші глибини кратера вказують "більш м'які" або "слабкіші" місця, які можуть вимагати подальшої уваги.

Ущільнення грунту

2.6 Динамічне ущільнення

При динамічному ущільненні велику вагу, як правило, 100–400 кН, опускають неодноразово з висоти приблизно 5–30 м на землю за допомогою заздалегідь визначеного візерунка сітки, як зображено на рис. 2.6, щоб ущільнити грунтову масу або підвищити його компактність.

Рис. 2.6. Динамічне ущільнення. (A) Падіння ваги з певної ваги (Menard), (B) Місце падіння.

Максимально ефективну глибину ущільнення за допомогою динамічного ущільнення можна визначити, використовуючи формулу наступним чином:

де W - вага, що впала в тоннах, H - висота падіння в метрах, а значення n - коефіцієнт, який залежить від типу грунту. На цю глибину впливають також інші фактори, такі як стратиграфія ґрунту, ступінь насиченості, спосіб падіння ваги та наявність будь-яких демпфуючих шарів ґрунту. Значення n зазвичай варіюється від 0,4 до 0,8. Кількість крапель у кожному розташуванні точки сітки можна розрахувати за допомогою рівняння. (2.2) наступним чином:

де E - енергія, що застосовується, N - кількість крапель у кожному розташуванні точки сітки, W - вага ваги, H - висота падіння, P - кількість проходів і S - інтервал сітки. Відстань між точками падіння, як правило, вибирають як 1% до 2%, що перевищує діаметр або ширину скинутого блоку.

Метод динамічного ущільнення може бути використаний для різних застосувань, таких як обробка промислових складів, портових та аеропортових платформ, набережних доріг та залізниць, важких резервуарів для зберігання, неорганічного неоднорідного заповнення або штучного грунту, що містить великі блоки, як перешкоди та грунтів, які схильні до зрідження. Головною перевагою застосування методу динамічного ущільнення є дуже висока швидкість виробництва (його можна використовувати для обробки площі> 10 4 м 2/місяць). Більше того, цей метод ефективний як на насичених, так і на ненасичених грунтах. У м’якому ґрунті метод динамічного ущільнення зарекомендував себе як краща альтернатива попередньому навантаженню, забиванню фундаменту або підрізуванню грунту та заміні.

Динамічне ущільнення та динамічне ущільнення ґрунтів

Натан Нарендранатан, інж. Чой Лі, в Історії справ щодо поліпшення землі, 2015 рік

12.2.1 Глибоке динамічне ущільнення з падінням ваги

Техніка глибокого динамічного ущільнення (DDC) передбачає використання крана для скидання ваги від 5 до 20 тонн з висоти до 20 м. Методика малюнка 12.1 найкраще підходить для великих відкритих місць, де мало перешкод.

Малюнок 12.1. Приклад глибокого динамічного ущільнення.

Залежно від використовуваної ваги та висоти падіння, глибина обробки може варіюватися від 8–20 м у пісках. Кількість крапель, використовувані ваги та висота крапель залежать від необхідної несучої здатності після обробки, продуктивності осідання та стану ґрунту. Як правило, потрібно від двох до п’яти проходів при першому або попередньому високоенергетичному проході, який спрямований на обробку глибшого шару ґрунту, і остаточний суцільний прохід з низькою енергією для ущільнення мілководних приземних ґрунтів, порушених під час попередніх проходів з високою енергією. . DDC зазвичай використовується в рекультивованих районах та відновленні звалищ, щоб забезпечити міцний грунт з меншою схильністю до заселення або диференціального заселення.

Досвід авторів показав, що DDC можна використовувати в глинах у поєднанні із збірними вертикальними стоками або джутовими стоками, які витримують вплив падіння ваги.

Поліпшення геотехнічних властивостей закритих звалищ для реконструкції з використанням методів хімічної стабілізації

Бехнам Фатахі,. Бехзад Фатахі, в Історії справ щодо поліпшення землі, 2015

8.3.1 Методи вдосконалення

Глибоке ущільнення зернистих заповнень у проекті меліорації земель методами динамічного та вібраційного ущільнення

Myint Win Bo,. Махді Мірі Дісфані, в “Історії справ щодо вдосконалення землі”, 2015 рік

8.5 Висновок

Три методи глибокого ущільнення - MRC, віброфлотація та динамічне ущільнення - відповідні для проектів меліорації були розглянуті в цьому розділі. Можна зробити наступні висновки:

Всі три методи були визнані придатними для ущільнення меліоративних заповнень.

Тип обладнання, відстань між точками, тривалість ущільнення та інші експлуатаційні міркування мають важливе значення для застосування цих методів.

У техніці MRC вибрана частота повинна становити приблизно резонансну частоту ґрунту, і виявлено, що ступінь ущільнення відповідає відстані від точки зонда.

В техніці віброфлотації виявлено, що ступінь ущільнення зменшується із віддаленням від точки зонду.

При динамічному ущільненні центральна точка виявляється найбільш ущільненою точкою в техніці динамічного ущільнення, причому розташування безпосередньо під пундом виявляється найменш ущільненою точкою.

Ефект старіння є значним для техніки віброфлотації, але не виявляється значущим для інших методів. Це можна пояснити необхідним впорскуванням води або струменем води, який застосовується в техніці віброфлотації, і подальшим розсіюванням пористої води.

Динамічне ущільнення та динамічне наддув на очисних спорудах у Дубаї Palm Jumeira

Бабак Хаміді, Серж Вараксін, у "Історіях справ щодо вдосконалення землі", 2015 рік

10.3 Висновок

Цей проект продемонстрував ефективність поєднання динамічного наддуву та динамічного ущільнення для поліпшення ґрунту та досягнення результатів, яких було б важко, а то й неможливо досягти. Динамічний наддув зміг спричинити додаткові осідання порівняно з тим, що було реалізовано в умовах статичного навантаження. Це не тільки показало значення динамічного наддуву для збільшення індукованих поселень та зменшення пористості грунту, але також нагадує, що навіть якщо населені пункти є прийнятними в умовах статичного навантаження, вібрація землі внаслідок землетрусів або будь-якого іншого джерела може накласти більше осідання . На закінчення:

Динамічний наддув може бути використаний для збільшення осідання фундаменту при статичному наддуві в 1,3–5 разів, залежно від відстані від точки удару фундера, для обробки мулистого матеріалу, який зазвичай не піддається динамічному ущільненню, і для збільшення глибини обробки.

Хоча величина динамічного ущільнення осідання була набагато більшою, ніж динамічне надбавлення, останнє спричинило критичне осідання на глибинах, які були оброблені менш ефективно виділеним фунтом.

За винятком найвищих значень, середні PLM та EM відповідно становили приблизно від 2–4 МПа та від 23–30 МПа на глибинах приблизно 4–8 м. Ці значення значно перевищують запропоновані Лукасом (1986) .

Максимальні коефіцієнти поліпшення були в межах 10–18, що значно перевищує діапазон, запропонований Лукасом (1986) .

Завдяки поєднанню динамічного наддуву та попередньо викопаного динамічного ущільнення з великою кількістю ударів, покращення все ще можна спостерігати на більшій глибині.

10.23 показаний танк G-G після будівництва.